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1. 서론
우주의 탄생과 진화는 인류가 오랫동안 탐구해 온 궁극적인 질문 중 하나이다. 우주가 언제, 어떻게 시작되었는지에 대한 답은 현대 천문학과 물리학에서 중요한 연구 주제이며, 그 중에서도 빅뱅 이론은 가장 유력하고 널리 받아들여진 우주 기원 이론이다. 빅뱅 이론에 따르면, 우주는 약 138억 년 전에 매우 뜨겁고 밀도가 높은 상태에서 시작되었으며, 이후 급격한 팽창과 냉각 과정을 거쳐 현재의 우주로 진화해 왔다. 이 이론은 우주의 초기 조건, 물질의 형성, 은하와 별의 탄생, 그리고 오늘날 우리가 관측하는 우주의 구조를 설명하는 데 중대한 역할을 한다. 본 연구는 빅뱅을 통한 우주 탄생 과정에 대해 심도 있게 조사하고, 이론적 배경과 관측적 증거를 바탕으로 빅뱅 이론의 주요 내용을 정리하고자 한다. 특히 우주 초기에 일어난 급팽창(inflation), 물질과 반물질의 상호작용, 원자핵의 형성, 그리고 복사 에너지의 변화를 포함한 다양한 과정들을 단계별로 상세히 설명할 것이다. 또한, 빅뱅 이론을 뒷받침하는 과학적 증거들을 통해 이 이론이 어떻게 발전해 왔는지, 그리고 그 한계와 앞으로의 연구 방향에 대해서도 고찰할 것이다.
2. 인터넷 통신연결 기술
2.1. 기존 인터넷의 연결 원리
기존 인터넷의 연결 원리는 크게 실내와 실외의 방식으로 나누어진다. 전파는 구리 혹은 광케이블을 통해 통신사의 데이터 센터에서 건물의 공동 단자함까지 이동한다.
실내에서는 일반적인 PC 컴퓨터가 UTP 케이블을 통해 직접적인 유선 연결을 하며, 컴퓨터-건물의 공동 단자함-데이터 센터의 형태로 인터넷과 연결한다. 실내의 휴대기기들은 라우터와 무선으로 인터넷을 연결하는데, 휴대기기-라우터-건물의 공동 단자함-데이터 센터의 형태로 연결된다.
실외에서는 케이블이 데이터 센터와 기지국을 연결하고, 기지국에서 무선 전파 신호를 방출하면 휴대기기에서 수신하는 방식으로 인터넷에 연결한다. 즉, 휴대기기-기지국-데이터 센터의 형태로 연결된다. LTE, 5G 데이터 연결 등이 이에 해당한다.
2.2. 위성 인터넷의 연결 원리
위성 인터넷의 연결 원리는 GPS(Global Positioning System)와 유사한 방식으로 작동한다. GPS는 전 세계가 사용하는 위성위치확인시스템으로 미국 군대가 개발 및 관리하는 위성항법 시스템이다. GPS는 20,200km의 중고도에서 24개의 위성만으로 날씨, 기후에 상관없이 전 세계에 신호를 제공한다. 이는 위성이 직접 하늘에서 해당 위치로 마이크로파를 발신하여 가능한 것이다.
위성 인터넷은 이러한 GPS 방식을 인터넷 연결에 활용하였다. 위성 인터넷은 수만 개의 위성을 궤도에 배치한 후 지구 전체를 일종의 기지국으로 만드는 방식을 이용한다. 위성과 위성 간에도 연결이 되고, 위성과 통신기기도 연결이 된다. 위성 인터넷을 통한 연결은 위성이라는 매개체가 존재하기 때문에 수많은 형태의 연결이 가능하다.
3. 위성 인터넷 서비스의 종류와 개발 현황
3.1. OneWeb
OneWeb은 원웹 프로젝트를 통해 위성 인터넷 서비스를 운영하는 기업이다. 원웹사는 150kg 미만의 저궤도 소형 위성을 통해서 전세계 인터넷망 연결을 시도하고 있다.
원웹사는 2019년 2월부터 소유즈를 통해 위성 발사를 시작했다. 2021년까지 저궤도에 218개의 위성을 배치하였다. 그러나 러시아-우크라이나 전쟁으로 소유즈 로켓을 이용하지 못해 위성 발사가 지연되고 있는 상황이다.
원웹사는 2021년 플로리다 멜버른의 서비스 시연 시설에서 원웹 위성망의 성능을 시연했다. 110기의 위성을 이용하여 500Mbps의 전송 속도를 보여주었다. 이는 5G 통신망의 평균 전송 속도 800Mbps에는 미치지 못하지만, 지속적인 추가 위성 발사로 보완된다면 5G보다 빠른 서비스를 보급할 수 있을 것이다.
원웹사는 1차로 저궤도에 위성을 배치한 후 중궤도에 추가 위성을 배치하여 서비스를 상호 보완할 예정이다. 저궤도 인공위성은 전기추력기를 탑재하여 자세를 제어한다. 최종적으로 약 7000기의 인공위성을 배치하여 위성 인터넷 서비스를 보급할 계획이다.
3.2. SpaceX
SpaceX(이하 스페이스X)는 스타링크 프로젝트를 통해 위성 인터넷 서비스를 운영하고 있다. 스페이스X는 현재 위성 인터넷 서비스 상용화에 가장 성공한 기업이다. 2019년 5월부터 위성 발사를 시작하였으며, 자체적인 재사용 로켓을 통해 저궤도에 2022년 5월 기준 약 2,400기의 위성을 배치하였다.
스타링크 프로젝트는 총 11,943개의 위성을 이용하여 네트워크 트래픽의 약 10%를 대체하는 것을 목표로 한다. 스페이스X는 자체적인 재사용 로켓을 통해 비용을 절감한 것이 시장의 독점적 지위 선점에 큰 역할을 하였다. 2022년 3월 기준 전 세계 대부분의 장소에서 100~200Mbps의 속도를 보장하고 있다. 현재 전 세계 모든 곳에서 평균적으로 4G의 속도를 보장한다는 점에서 스타링크 프로젝트의 상용화 정도를 파악할 수 있다.
스타링크 서비스는 안테나를 구매하고, 월 사용료를 결제하면 무제한으로 데이터를 이용할 수 있다. 스타링크 프로젝트의 위성은 약 350kg으로 지상을 관측할 수 있는 기능을 포함한다. 태양전지판과 추력기를 탑재하여 수명이 다하면 스스로 궤도를 이탈한다.
4. 위성 인터넷의 가치
4.1. 경제적 가치
위성 인터넷 사업은 새로운 거대한 시장을 만들어 낼 것이다. 스페이스 X사의 추산에 따르면 2025년까지 4000만 명의 가입자만 확보하여도 매출이 300억 불에 달할 것으로 예상된다. 글로벌 투자은행 모건스탠리는 2040년대 우주 인터넷 시장 규모를 연간 약 580조 원으로 추정했다. 전략 물자로 꼽히는 전 세계 반도체 시장 규모가 2021년도 약 731조 원인 것을 감안하면 예상되는 우주 인터넷 시장 규모는 엄청나다고 할 수 있다. 위성 인터넷 사업은 부가적으로 로켓, 인공위성 등의 첨단 기기 사업과도 연결되어 거대한 규모의 새로운 산업 분야가 될 것이다. 특히 위성 인터넷은 금융 분야에서 국면 전환을 가져올 것이다. 금융 분야는 정보의 빠른 전달이 가장 중요하다. 월스트리트에서는 100만 분의 1초를 단축하기 위해 8,000만 달러를 들여 광케이블을 매설했지만, 광케이블을 통한 정보 전달은 매질의 영향으로 인해 속도 저하가 발생한다. 그러나 위성 인터넷은 기존 광케이블을 이용한 인터넷보다도 지연율이 훨씬 짧아 정보 전달에 ...
